特にセンサネットワークのためのネットワークノード、および、ネットワークノードのための駆動方法
【課題】センサノード毎に収集されたセンサ信号にタイムスタンプを付与することがなく、スループットの向上、コスト削減を図る。
【解決手段】センサデータｓｄを、センサデータｓｄを送信する少なくとも１つのさらなる別のネットワークノード２００、２００ａ、２００ｂから受信するよう構成された、ネットワークノード１００は、受信されたセンサデータ値ｓｄ(ｉ)に、当該ネットワークノード１００に割り当てられた一次的な時間基準１０２に関して当該ネットワークノード１００でのセンサデータ値ｓｄ（ｉ）の受信時点を表すタイムスタンプｃｎｔ（ｉ）を割り当てるよう構成されたタイムスタンプ素子１０６を有する。
【解決手段】センサデータｓｄを、センサデータｓｄを送信する少なくとも１つのさらなる別のネットワークノード２００、２００ａ、２００ｂから受信するよう構成された、ネットワークノード１００は、受信されたセンサデータ値ｓｄ(ｉ)に、当該ネットワークノード１００に割り当てられた一次的な時間基準１０２に関して当該ネットワークノード１００でのセンサデータ値ｓｄ（ｉ）の受信時点を表すタイムスタンプｃｎｔ（ｉ）を割り当てるよう構成されたタイムスタンプ素子１０６を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサデータを、センサデータを送信する少なくとも１つのさらなる別のネットワークノードから受信するよう構成された、特にセンサネットワークのためのネットワークノードに関する。
【０００２】
本発明はさらに、この種のネットワークノードのための駆動方法に関する。
【０００３】
さらに、本発明は、少なくとも１つのセンサ信号を収集し、収集されたセンサ信号を特徴付けるセンサデータを、センサデータを受信する少なくとも１つのネットワークノードへと送信するよう構成された、特にセンサネットワークのためのネットワークノードに関する。
【０００４】
本発明はさらに、この種のネットワークノードのための駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００５】
例えば特許文献１により、冒頭の形態のネットワークノードは公知である。ネットワークノードは、収集されたセンサ信号にタイムスタンプを付し、当該センサ信号をタイムスタンプと共に他の装置へと送信するよう構成されている。これにより、大きな構成コストがもたらされる。なぜならば、センサ信号は、現場で、すなわち、センサネットワークノード内でセンサスタンプが押される必要があるからである。このために、センサネットワークノード内に非常に正確な時間基準を設けることが必要となる。さらに、収集されたセンサ信号および対応するタイムスタンプの送信には、伝送媒体のユーザデータ帯域幅が、タイムスタンプを一緒に送信することによって小さくなり、これにより、時間あたりより少ないセンサデータしか受信ネットワークノードへ伝送できないという重大な欠点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７／０２１９７５１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の課題は、先に挙げた従来技術の欠点が回避される程度にまで、ネットワークノート、および、冒頭に挙げた形態のネットワークノードのための駆動方法を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本課題は、冒頭に述べた形態のネットワークノードにおいて、本発明に基づいて、受信されたセンサデータ値に、当該ネットワークノードに割り当てられた一次的な時間基準に関して当該ネットワークノードでのセンサデータ値の受信時点を表すタイムスタンプを割り当てるよう構成されたタイムスタンプ素子を、ネットワークノードが有することによって解決される。
【０００９】
これにより、好適に、センサデータを送信するネットワークノード自身が、タイムスタンピング（Ｚｅｉｔｓｔａｍｐｅｌｕｎｇ）を行う必要がなく、センサデータは、タイムスタンプと共に受信ネットワークノードへと送信する必要がなくなる。センサデータを受信する本発明に係るネットワークノードは、好適に自身が、当該受信ネットワークノードの一次的な時間基準に関して、受信されるセンサデータの到着時点を定義するタイムスタンピングを行うことが可能であり、したがって、受信されたセンサデータの後の処理が、場合によっては生じる遅延時間に依存せずに受信ネットワークノード内で行われうる。
【００１０】
本発明のさらなる別の利点は、センサ信号を収集する送信ネットワークノードと、本発明に係る受信ネットワークノードとの間の通常ではデジタル式により構成された通信インタフェースの全伝送帯域幅が、センサデータの伝送のために利用可能であり、タイムスタンプの伝送のために利用する必要がないということにある。
【００１１】
好適な実施形態において、ネットワークノードは、受信されたセンサデータのフレーム長および／またはシンボルレートにしたがって、センサデータを送信するネットワークノードの二次的な時間基準のパラメータを定めるよう構成される。発明者らの研究から、送信ネットワークノードと本発明に係る受信ネットワークノードとの間のデジタル・データ伝送の際に、好適に、デジタル伝送のフレームの到着時間、および／または、デジタル伝送される信号のフレーム長および／またはシンボルレートの評価によって、送信ネットワークノードのタイムベース（Ｚｅｉｔｂａｓｉｓ）または時間基準についての情報を定めるという可能性が生まれることが明らかになった。すなわち、本発明は、送信するセンサネットワークノードから受信するネットワークノードへのタイムスタンプ情報の伝達を構想していないにも関わらず、受信ネットワークノードは好適に、このような情報、または、少なくとも、送信ネットワークノードの二次的な時間規準を特徴づけるパラメータを、受信信号から獲得することが可能である。
【００１２】
さらなる好適な実施形態において、ネットワークノードは、定められた二次的な時間基準のパラメータにしたがって、一次的時間基準と二次的時間基準との間の関係を形成するよう構成されることが構想される。この種の時間的関係の知識に基づいて、好適に、ここでは受信ネットワークノード内で、タイムスタンプが付されたセンサデータによって、送信（センサ）ネットワークノードにおいて収集された信号または対応するサンプリング値が推測される。
【００１３】
特に有利に、ネットワークノードは、タイムスタンプ、および／または、一次的時間基準と二次的時間基準との間の関係を利用して、受信されたセンサデータ値から、送信ネットワークノードにより本来収集されたセンサ信号を、少なくとも区分ごとにおよび／または部分的に再構成するよう構成される。区分ごとの再構成は、例えば、センサ信号の特定の着目しているタイムインターバルに関しうる。さらに、部分的な再構成は、例えば受信されたセンサデータに従ってセンサ信号のある程度の周波数部分のみが再構成されるという形態でのさらなる信号処理を含みうる。
【００１４】
さらなる別の好適な実施形態において、ネットワークノードは、少なくとも１つのさらなる別のネットワークノードに対して、特に、センサデータを送信するネットワークノードに対して、当該少なくとも１つのさらなる別のネットワークノード内でセンサ信号の収集および／またはネットワークノードへのセンサデータの送信を開始するトリガ信号を伝送するよう構成される。このようにして、受信ネットワークノードに関して基本的に送信ネットワークノードが同期せずに（ａｓｙｎｃｈｒｏｎ）駆動されるにも関わらず、受信ネットワークノードを根幹として、センサ信号の収集またはセンサデータの送信をある程度制御するという可能性が生まれる。
【００１５】
さらなる別の好適な実施形態において、ネットワークノードは、少なくとも１つのさらなる別のネットワークノードの二次的な時間基準を一次的な時間基準に対して同期させるために、少なくとも１つのさらなる別のネットワークノードへとトリガ信号を周期的に伝送するよう構成される。
【００１６】
本発明の課題のさらなる別の解決策として、請求項７に記載のネットワークノードが示される。本発明に係るネットワークノードは、少なくとも１つのセンサ信号を収集し、収集されたセンサ信号を特徴付けるセンサデータを、当該センサデータを受信するネットワークノードへと送信するよう構成される。さらに、ネットワークノードは、本発明によれば、自身に割り当てられた二次的な時間基準であって、受信ネットワークノードの一次的な時間基準に対して特に同期していない上記二次的な時間基準にしたがって、受信ネットワークノードへとセンサデータを送信するよう構成されることを特徴とする。これにより、送信ネットワークノード（センサネットワークノード）の、特に複雑度がより低い構成が可能となる。なぜならば、タイムスタンピング、または、センサデータを受信するネットワークノードに対する送信ネットワークノードの永続的な同期化が省略されうるからである。
【００１７】
好適なさらなる発展形態において、ネットワークノードはトリガ信号を受信し、かつ、当該トリガ信号にしたがって、センサ信号の収集および／またはネットワークノードへのセンサデータの送信を実行するよう構成される。
【００１８】
ネットワークノードはさらに、トリガ信号を受信し、かつ、当該トリガ信号にしたがって、トリガ信号を送信するネットワークノードの一次的な時間基準に対して、自身の二次的な時間基準を同期させるよう構成される。
【００１９】
さらなる別の好適な実施形態において、ネットワークノードは、収集されたセンサ信号の複数のサンプリング値の中間値を形成し、当該中間値を受信ネットワークノードへと送信するよう構成される。本実施形態は、比較的高いサンプリングレートが、センサ信号を評価するネットワークノード内で生じる場合に、および、比較的低い周波数またはデータレートで受信ネットワークノードへとデータフレームを送信すべき場合に、特に有利である。
【００２０】
さらなる別の好適な実施形態において、ネットワークノードはさらに、収集されたセンサ信号の複数のサンプリング値のデータ圧縮を実行し、圧縮されたセンサデータを受信ネットワークノードへと送信するよう構成される。
【００２１】
本発明の課題のさらなる別の解決策として、特許請求項１２に記載のネットワークノードを駆動する方法が示される。本発明によれば、ネットワークノードは、タイムスタンプ素子を用いて、受信されたセンサデータ値に、ネットワークノードに割り当てられた一次的な時間基準に関してネットワークノードでのセンサデータ値の受信時点を表すタイムスタンプを割り当てる。
【００２２】
さらなる別の構成は、従属請求項の発明の主題である。
【００２３】
本発明のさらなる別の特徴、利用可能性、および効果は、図面に示される本発明の実施例に関する以下の記載から明らかとなろう。その際、記載されまたは示される全特徴は、それ自体が、または任意の組み合わせにおいて、特許請求項における全特徴の要約またはその引用に依存することなく、かつ、明細書または図面における表現または記述に依存することなく本発明の主題を構成する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る受信ネットワークノードと、さらなる別の実施形態に係る送信ネットワークノードとを備えるセンサネットワークを概略的に示す。
【図２】本発明の実施形態に係るセンサネットワークのさらなる別の実施形態を示す。
【図３】本発明の実施形態に係るセンサネットワークの様々な駆動変数の時間的推移を示す。
【図４】本発明の実施形態に係る駆動方法の一実施形態の簡略化されたフロー図を示す。
【図５】本発明の実施形態に係る駆動方法のさらなる別の実施形態の簡略化されたフロー図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、センサデータｓｄを、当該センサデータｓｄを送信する少なくとも１つのさらなる別のネットワークノード２００から受信するよう構成されたネットワークノード１００を示す。
【００２６】
ネットワークノード１００、２００の各通信は、必ずしも１つの通信方向（送信／受信）に限定されないが、ネットワークノード１００はさらなる別のネットワークノード２００からセンサデータｓｄを受信するため、以下の記載について、当該ネットワークノード１００を特に受信ネットワークノードと呼ぶことにする。したがって、センサデータｓｄを送信するネットワークノード２００は、以下、特に送信ネットワークノードと呼ぶ。
【００２７】
ネットワークノード１００、２００は、例えば車両分野においてセンサデータを収集し受信ネットワークノード１００へと収集したセンサデータｓｄを転送するために設けられるような、センサネットワークを形成する。これに対応して、センサネットワークノード２００に追加して、さらなる別のセンサネットワークノード２００ａ、２００ｂもセンサネットワーク内に設けられるが、これらセンサネットワークノード２００ａ、２００ｂの機能は基本的に送信ネットワークノード２００に対応し、したがって、ここではより詳細には記載されない。
【００２８】
センサネットワークノード２００は、少なくとも１つのセンサ信号ｙ（ｔ）であって、例えば圧力センサの電圧信号等のような連続時間信号および連続値信号（ｚｅｉｔ−ｕｎｄ ｗｅｒｔｅｋｏｎｔｉｎｕｉｅｒｌｉｃｈｅｓ Ｓｉｇｎａｌ）が関わりうる上記センサ信号ｙ（ｔ）を収集する役目を果たす。センサネットワークノード２００は、図１から分かるように送信ネットワークノード２００に組み込まれた二次的な時間規準２０２を有し、したがって、センサネットワークノード２００は、自身の動作を制御するために二次的な時間規準２０２を利用することができる。特に、送信ネットワークノード２００の二次的な時間規準２０２は、受信ネットワークノード１００の一次的な時間規準１０２から独立しており、通常では、当該一次的な時間規準１０２に同期していない（ａｓｙｎｃｈｒｏｎ）。
【００２９】
送信ネットワークノード２００は、例えば、それ自体は公知の方法でセンサ信号ｙ（ｔ）のサンプリングを実現する図１に記載されないアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器を利用して、センサ信号ｙ（ｔ）を収集する（ｅｒｆａｓｓｅｎ）。Ａ／Ｄ変換器は、例えば、送信ネットワークノード２００の信号処理ユニット２０４にも組み込まれうる。信号処理ユニット２０４によりセンサ信号ｙ（ｔ）から獲得されるデジタル・センサ信号は、送信ネットワークノード２００のデジタル・データ伝送ユニット２０６へと転送され、このデジタル・データ伝送ユニット２０６は、デジタル・センサデータを、センサデータｓｄの形態で受信ネットワークノード１００へと伝送する。デジタル伝送は、信号処理ユニット２０４による処理と同様に、二次的な時間規準２０２に従って行われる。
【００３０】
受信ネットワークノード１００は、デジタル・データ伝送ユニット１０８を有し、このデジタル・データ伝送ユニット１０８は、センサデータｓｄを受信することが可能であり、それ自体は公知の方法で、センサデータｓｄから個々のセンサデータ値ｓｄ（ｉ）を、例えば、送信ネットワークノード２００からのデジタル通信の個々のデジタルフレームの解析によって定める。
【００３１】
受信ネットワークノード１００は、自身の一次的な時間規準１０２の他にカウンタ素子１０４を有し、このカウンタ素子１０４は、一次的な時間規準１０２の制御下でカウンタ値を伝達する。カウンタ値は、タイムスタンプ素子１０６へと供給され、タイムスタンプ素子１０６は、特に好適な本発明の変形例にしたがって、カウンタ値からタイムスタンプｃｎｔ（ｉ）を生成し、当該タイムスタンプｃｎｔ（ｉ）を、データ処理ユニット１１０へと供給する。好適にメモリも含みうるデータ処理素子１１０内では、受信されたセンサデータ値ｓｄ（ｉ）と、対応するタイムスタンプｃｎｔ（ｉ）とが互いに結合され、その際に、各受信されたセンサデータ値ｓｄ（ｉ）には、対応するタイムスタンプ値ｃｎｔ（ｉ）が割り当てられる。ここでは、タイムスタンプ値ｃｎｔ（ｉ）は、ネットワークノード１００に割り当てられた一次的な時間規準１０２に関して、自身に割り当てられた所定のセンサデータ値ｓｄ（ｉ）のネットワークノード１００での受信時点を表す。
【００３２】
すなわち、センサデータ値ｓｄ（ｉ）のタイムスタンプｃｎｔ（ｉ）から、受信ネットワークノード１００内でのセンサデータ値ｓｄ（ｉ）の受信時点が推測されうる。
【００３３】
受信されたセンサデータｓｄまたは個々のセンサデータ値ｓｄ（ｉ）の、評価ユニット１１２による後の評価は、したがって時間的に独立しており、すなわち、センサデータｓｄが受信ネットワークノード１００に到着する際のデータレートから独立して行われる。
【００３４】
好適な実施形態において、受信ネットワークノード１００は、受信されたセンサデータｓｄのフレーム長および／またはシンボルレートに従って、および／または、特徴的なパルス波形またはパルスパターンに従って、および／または、センサデータｓｄを含むデータストリームの特徴的なパターンに従って、センサデータｓｄを送信する送信ネットワークノード２００の二次的な時間規準２０２のパラメータを定めるよう構成される。特に有利に、送信ネットワークノード２００から送信されるセンサデータｓｄおよび信号のこれら特徴の名目時間は、受信ネットワークノード１００には分かっており、これにより、受信ネットワークノード１００は、送信側の二次的な時間規準２０２により決定されるデータおよび測定値ｙ（ｔ）を、自身の一次的な時間規準１０２と関連づけることができる。この場合には、受信ネットワークノード１００は、好適に、送信ネットワークノード２００の二次的な時間規準２０２の特徴またはクロック周波数を推測することが可能であり、これにより特に、受信ネットワークノード１００の一次的な時間規準１０２と、送信ネットワークノード２００の二次的な時間規準２０２との間の同期、または、少なくとも、受信ネットワークノード１００の一次的な時間規準１０２と、送信ネットワークノード２００の二次的な時間規準２０２との間の時間的関係（Ｚｅｉｔｂｅｚｕｇ）の形成が可能となる。
【００３５】
二次的な時間規準２０２のパラメータの決定は、デジタル伝送インタフェース１０８とデータ接続している、受信ネットワークノード１００のクロック回復ユニット１０８’によって行われる。
【００３６】
さらなる別の好適な実施形態において、受信ネットワークノード１００は、定められた二次的な時間規準２０２のパラメータに従って、一次的な時間規準１０２と、二次的な時間規準２０２と、の間の関係を形成する。２つの時間規準１０２、２０２の間のこの関係は好適に、タイムスタンプｃｎｔ（ｉ）と同様にメモリ１１０に格納されうるため、当該関係は、ブロック１１２による後の評価のためにも利用される。
【００３７】
さらなる別の好適な実施形態において、受信ネットワークノード１００は、タイムスタンプｃｎｔ（ｉ）、および／または、一次的な時間規準１０２と二次的な時間規準２０２との間の関係を利用して、受信されたセンサデータ値ｓｄ（ｉ）から、送信ネットワークノード２００により本来収集されたセンサ信号ｙ（ｔ）を少なくとも区分ごとにおよび／または部分的に再構成する。
【００３８】
例えば、受信ネットワークノード１００は、この種の評価によって、センサ信号ｙ（ｔ）の時点ｔ０、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４における全てのサンプリング値を、送信ネットワークノード２００によって獲得されたように再構成することができる。
【００３９】
代替的に、受信ネットワークノード１００は、選択されたサンプリング値、例えば、時点ｔ０、ｔ２、ｔ４における、２つおきのサンプリング値も再構成しうる。さらに、受信ネットワークノード１００は、例えばスプライン（Ｓｐｌｉｎｅ）を利用して、センサ信号ｙ（ｉ）の補間を行うことも可能である。
【００４０】
送信ネットワークノード２００により定義されたような、第１のサンプリング周波数から、例えば、評価ユニット１１２またはさらなる別の装置（図示せず）の枠内のさらなる別のデジタル信号処理において意図されるような、第２のサンプリング周波数への一連のセンサデータ値の換算は、それ自体が公知のリサンプリング（Ｒｅｓａｍｐｌｉｎｇ）方法を利用しても行われうる。
【００４１】
図２は、本発明のさらなる別の実施形態のセンサネットワークを示している。図１のネットワークノード１００に比較可能なネットワークノード１００ａは追加的にトリガ素子１１４を有し、このトリガ素子１１４を用いて、受信ネットワークノード１００ａは、送信ネットワークノード２００にトリガ信号ｔｓを伝達しうる。送信ネットワークノード２００は、トリガ信号ｔｓを受信するためのトリガ受信素子２０８を有し、このトリガ受信素子２０８は、例えば、内部の二次的な時間規準２０２に対して、または、信号処理ユニット２０４に対しても影響を与えうる。
【００４２】
トリガ信号ｔｓは、好適に、センサ信号ｙ（ｔ）を収集しおよび／またはネットワークノード１００ａへのセンサ値ｓｄの送信を実施するよう送信ネットワークノード２００に促すために、利用される。
【００４３】
すなわち、トリガ信号ｔｓの送信により、受信ネットワークノード１００ａは、送信ネットワークノード２００に、センサデータ値の収集または送信が行われるべきであることをシグナリングすることができる。
【００４４】
受信ネットワークノード１００ａから送信ネットワークノード２００へのトリガ信号ｔｓの送信は、好適に、一次的な時間規準１０２にしたがって、また特に周期的に行われうる。この場合に、送信ネットワークノード２００の二次的な時間規準２０２もまた、好適に、一次的な時間規準１０２に対して同期されうる。なぜならば、トリガ信号ｔｓにより周期的に、時間規準１０２、２０２の間の時間的関係を生成する情報が形成されるためである。
【００４５】
代替的にまたは追加的に、受信ネットワークノード１００ａは、当該受信ネットワークノード１００ａが例えば車両の制御装置等のような外部ソースから獲得する外部のトリガ信号ｔｓ’にしたがっても、トリガ信号ｔｓを送信しうる。
【００４６】
トリガ信号ｔｓと対応するトリガ時点ｔ０は、図２のセンサ信号ｙ（ｔ）の時間的推移において、時点ｔ０へのブロック矢印Ｔで表される。
【００４７】
ネットワークノード２００のさらなる別の好適な実施形態において、ネットワークノード２００が、収集されたセンサ信号ｙ（ｔ）の複数のサンプリング値の中間値を形成し、当該中間値を受信ネットワークノード１００ａへと送信するよう構成されることが構想される。本発明の実施形態に係る変形例は、センサデータｓｄを受信ネットワークノード１００ａへと転送するために、送信ネットワークノード２００から受信ネットワークノード１００ａへと伝送されるようなデータフレームのレートに対して、送信ネットワークノード２００によるセンサ信号ｙ（ｔ）のサンプリングレートが比較的大きい場合に、特に好適に適用されうる。
【００４８】
ネットワークノード２００のさらなる別の好適な実施形態において、ネットワークノード２００が、収集されたセンサ信号ｙ（ｔ）の複数のサンプリング値のデータ圧縮を行い、圧縮されたセンサデータを受信ネットワークノード１００ａへと送信するよう構成される。
【００４９】
以上記載されたさらなる別の信号処理工程（中間値形成、データ圧縮）は、好適に、送信ネットワークノード２００の信号処理ユニット２０４によって実施されうる。
【００５０】
図３（ａ）〜図３（ｅ）はそれぞれ、図２のセンサネットワークの様々な駆動変数の時間的推移を示している。
【００５１】
図３（ａ）は、受信ネットワークノード１００ａから送信ネットワークノード２００へと発せられるようなトリガ信号ｔｓの推移を示す。トリガ信号ｔｓの時間的推移は、受信ネットワークノード１００ａの一次的な時間規準１０２と対応する時間軸ｔ１００上に描かれている。
【００５２】
図３（ｂ）は、トリガ信号ｔｓの受信に応じて、センサ信号ｙ（ｔ）のサンプリングにおいて送信ネットワークノード２００により獲得されるサンプリング値の時間的推移を示す。図３（ｂ）にかかるサンプリング値は、送信ネットワークノード２００の二次的な時間規準２０２と対応する時間軸ｔ２００上に描かれている。
【００５３】
図３（ｂ）から、先に例示的に記載された実施形態では、トリガ信号ｔｓの受信に応じて、サンプリング値が全部で３つずつ送信ネットワークノード２００により獲得されることが分かる。対応するセンサデータｓｄの伝達は、図３（ｂ）の対応するサンプリング値の決定のために、時間的に緊密に関連して行われるが、受信ネットワークノード１００ａへと伝送されるセンサデータｓｄの時間的推移を表す図３（ｃ）を参照されたい。
【００５４】
図３（ｄ）は、受信ネットワークノード１００ａのデジタル通信インタフェース１０８の出力口で獲得されるような、各センサデータ値ｓｄ（ｉ）と、本発明に係るタイムスタンプユニット１０６によって対応するセンサデータ値ｓｄ（ｉ）に割り当てられるような、対応するタイムスタンプｃｎｔ（ｉ）との本発明の実施形態に基づいて得られる結合を示す。
【００５５】
最後に図３（ｅ）は、例えば受信ネットワークノード１００ａの評価ユニット１１２により実施されうるような、タイムスタンプｃｎｔ（ｉ）が付されたセンサデータ値ｓｄ（ｉ）のさらなる別の処理の時間的推移を示す。
【００５６】
図３（ｅ）から、通信インタフェース１０８の領域において送信ネットワークノード２００から獲得されるようなセンサデータ値ｓｄ（ｉ）と、対応するタイムスタンプｃｎｔ（ｉ）と、の本発明の実施形態に基づいて得られる結合が、必ずしも同一の時間的順序で処理されないことが分かる。むしろ、本発明の実施形態に係るセンサデータ値に対するタイムスタンプの割り当てに基づいて、評価ユニット１１２内での後の評価が、受信ネットワークノード１００ａにおける個別のセンサデータ値ｓｄ（ｉ）の到着時刻からは完全に独立して行われうる。
【００５７】
図４は、送信ネットワークノード２００のための本発明の実施形態に係る駆動方法の一実施形態の簡略化されたフロー図を示す（図１参照）。
【００５８】
第１の工程３００（図４）において、送信ネットワークノード２００はセンサ信号ｙ（ｔ）を収集する。例えば、工程３００では、離散時間的および離散値的な（ｚｅｉｔ−ｕｎｄ ｗｅｒｔｅｄｉｓｋｒｅｔ）デジタル・サンプリング値が、センサ信号ｙ（ｔ）にしたがって獲得されうる。
【００５９】
次の任意の工程３１０において、場合よっては、信号処理が既に送信ネットワークノード２００内で行われうる。例えば、信号処理３１０は、複数のサンプリング値の中間値形成またはデータ圧縮を含みうる。
【００６０】
続いて工程３２０において、センサデータｓｄが、送信ネットワークノード２００から受信ネットワークノード１００へと送信される。
【００６１】
図５は、本発明の実施形態に係る受信ネットワークノード１００、１００ａのための駆動方法の一実施形態の簡略化されたフロー図を示す。
【００６２】
第１の工程４００において、少なくとも１つの送信ネットワークノード２００によりデジタル伝送されたセンサデータｓｄが、通信インタフェース１０８を用いて受信される。
【００６３】
次の工程４１０において、受信ネットワークノード１００は、タイムスタンプ素子１０６を用いて、受信されたセンサデータ値ｓｄ（ｉ）にタイムスタンプｃｎｔ（ｉ）を１つずつ割り当て、その際、タイムスタンプは、ネットワークノード１００に割り当てられた一次的な時間規準１０２に関して、ネットワークノード１００でのセンサデータ値ｓｄ（ｉ）の受信時点を表す。
【００６４】
次の工程４２０において、ネットワークノード１００は、センサデータｓｄを送信するネットワークノード２００の二次的な時間規準２０２のパラメータを定めるが、このことは特に、デジタル伝送されるセンサデータｓｄのフレーム長および／またはシンボルレートにしたがって行われる。
【００６５】
最後に工程４３０において、受信されたセンサデータ、または、タイムスタンプｃｎｔ（ｉ）が付されたセンサデータ値ｓｄ（ｉ）のさらなる別の評価が実施される。
【００６６】
本発明の実施形態によれば、好適に、センサデータｓｄを送信するネットワークノード２００自身がタイムスタンピングを行う必要がなく、かつ、センサデータｓｄはタイムスタンプと共に受信ネットワークノード１００、１００ａへと送信される必要がない。本発明の実施形態に係るセンサデータを受信するネットワークノード１００、１００ａ自身が、好適に、当該受信ネットワークノード１００、１００ａの一次的な時間規準１０２に関して受信されたセンサデータの到着時点を定義するタイムスタンピングを行うことが可能であり、したがって、受信されたセンサデータの後の処理が、受信ネットワークノード１００、１００ａ内での場合によっては生じる遅延時間から独立して実施されうる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサデータを、センサデータを送信する少なくとも１つのさらなる別のネットワークノードから受信するよう構成された、特にセンサネットワークのためのネットワークノードに関する。
【０００２】
本発明はさらに、この種のネットワークノードのための駆動方法に関する。
【０００３】
さらに、本発明は、少なくとも１つのセンサ信号を収集し、収集されたセンサ信号を特徴付けるセンサデータを、センサデータを受信する少なくとも１つのネットワークノードへと送信するよう構成された、特にセンサネットワークのためのネットワークノードに関する。
【０００４】
本発明はさらに、この種のネットワークノードのための駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００５】
例えば特許文献１により、冒頭の形態のネットワークノードは公知である。ネットワークノードは、収集されたセンサ信号にタイムスタンプを付し、当該センサ信号をタイムスタンプと共に他の装置へと送信するよう構成されている。これにより、大きな構成コストがもたらされる。なぜならば、センサ信号は、現場で、すなわち、センサネットワークノード内でセンサスタンプが押される必要があるからである。このために、センサネットワークノード内に非常に正確な時間基準を設けることが必要となる。さらに、収集されたセンサ信号および対応するタイムスタンプの送信には、伝送媒体のユーザデータ帯域幅が、タイムスタンプを一緒に送信することによって小さくなり、これにより、時間あたりより少ないセンサデータしか受信ネットワークノードへ伝送できないという重大な欠点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７／０２１９７５１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の課題は、先に挙げた従来技術の欠点が回避される程度にまで、ネットワークノート、および、冒頭に挙げた形態のネットワークノードのための駆動方法を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本課題は、冒頭に述べた形態のネットワークノードにおいて、本発明に基づいて、受信されたセンサデータ値に、当該ネットワークノードに割り当てられた一次的な時間基準に関して当該ネットワークノードでのセンサデータ値の受信時点を表すタイムスタンプを割り当てるよう構成されたタイムスタンプ素子を、ネットワークノードが有することによって解決される。
【０００９】
これにより、好適に、センサデータを送信するネットワークノード自身が、タイムスタンピング（Ｚｅｉｔｓｔａｍｐｅｌｕｎｇ）を行う必要がなく、センサデータは、タイムスタンプと共に受信ネットワークノードへと送信する必要がなくなる。センサデータを受信する本発明に係るネットワークノードは、好適に自身が、当該受信ネットワークノードの一次的な時間基準に関して、受信されるセンサデータの到着時点を定義するタイムスタンピングを行うことが可能であり、したがって、受信されたセンサデータの後の処理が、場合によっては生じる遅延時間に依存せずに受信ネットワークノード内で行われうる。
【００１０】
本発明のさらなる別の利点は、センサ信号を収集する送信ネットワークノードと、本発明に係る受信ネットワークノードとの間の通常ではデジタル式により構成された通信インタフェースの全伝送帯域幅が、センサデータの伝送のために利用可能であり、タイムスタンプの伝送のために利用する必要がないということにある。
【００１１】
好適な実施形態において、ネットワークノードは、受信されたセンサデータのフレーム長および／またはシンボルレートにしたがって、センサデータを送信するネットワークノードの二次的な時間基準のパラメータを定めるよう構成される。発明者らの研究から、送信ネットワークノードと本発明に係る受信ネットワークノードとの間のデジタル・データ伝送の際に、好適に、デジタル伝送のフレームの到着時間、および／または、デジタル伝送される信号のフレーム長および／またはシンボルレートの評価によって、送信ネットワークノードのタイムベース（Ｚｅｉｔｂａｓｉｓ）または時間基準についての情報を定めるという可能性が生まれることが明らかになった。すなわち、本発明は、送信するセンサネットワークノードから受信するネットワークノードへのタイムスタンプ情報の伝達を構想していないにも関わらず、受信ネットワークノードは好適に、このような情報、または、少なくとも、送信ネットワークノードの二次的な時間規準を特徴づけるパラメータを、受信信号から獲得することが可能である。
【００１２】
さらなる好適な実施形態において、ネットワークノードは、定められた二次的な時間基準のパラメータにしたがって、一次的時間基準と二次的時間基準との間の関係を形成するよう構成されることが構想される。この種の時間的関係の知識に基づいて、好適に、ここでは受信ネットワークノード内で、タイムスタンプが付されたセンサデータによって、送信（センサ）ネットワークノードにおいて収集された信号または対応するサンプリング値が推測される。
【００１３】
特に有利に、ネットワークノードは、タイムスタンプ、および／または、一次的時間基準と二次的時間基準との間の関係を利用して、受信されたセンサデータ値から、送信ネットワークノードにより本来収集されたセンサ信号を、少なくとも区分ごとにおよび／または部分的に再構成するよう構成される。区分ごとの再構成は、例えば、センサ信号の特定の着目しているタイムインターバルに関しうる。さらに、部分的な再構成は、例えば受信されたセンサデータに従ってセンサ信号のある程度の周波数部分のみが再構成されるという形態でのさらなる信号処理を含みうる。
【００１４】
さらなる別の好適な実施形態において、ネットワークノードは、少なくとも１つのさらなる別のネットワークノードに対して、特に、センサデータを送信するネットワークノードに対して、当該少なくとも１つのさらなる別のネットワークノード内でセンサ信号の収集および／またはネットワークノードへのセンサデータの送信を開始するトリガ信号を伝送するよう構成される。このようにして、受信ネットワークノードに関して基本的に送信ネットワークノードが同期せずに（ａｓｙｎｃｈｒｏｎ）駆動されるにも関わらず、受信ネットワークノードを根幹として、センサ信号の収集またはセンサデータの送信をある程度制御するという可能性が生まれる。
【００１５】
さらなる別の好適な実施形態において、ネットワークノードは、少なくとも１つのさらなる別のネットワークノードの二次的な時間基準を一次的な時間基準に対して同期させるために、少なくとも１つのさらなる別のネットワークノードへとトリガ信号を周期的に伝送するよう構成される。
【００１６】
本発明の課題のさらなる別の解決策として、請求項７に記載のネットワークノードが示される。本発明に係るネットワークノードは、少なくとも１つのセンサ信号を収集し、収集されたセンサ信号を特徴付けるセンサデータを、当該センサデータを受信するネットワークノードへと送信するよう構成される。さらに、ネットワークノードは、本発明によれば、自身に割り当てられた二次的な時間基準であって、受信ネットワークノードの一次的な時間基準に対して特に同期していない上記二次的な時間基準にしたがって、受信ネットワークノードへとセンサデータを送信するよう構成されることを特徴とする。これにより、送信ネットワークノード（センサネットワークノード）の、特に複雑度がより低い構成が可能となる。なぜならば、タイムスタンピング、または、センサデータを受信するネットワークノードに対する送信ネットワークノードの永続的な同期化が省略されうるからである。
【００１７】
好適なさらなる発展形態において、ネットワークノードはトリガ信号を受信し、かつ、当該トリガ信号にしたがって、センサ信号の収集および／またはネットワークノードへのセンサデータの送信を実行するよう構成される。
【００１８】
ネットワークノードはさらに、トリガ信号を受信し、かつ、当該トリガ信号にしたがって、トリガ信号を送信するネットワークノードの一次的な時間基準に対して、自身の二次的な時間基準を同期させるよう構成される。
【００１９】
さらなる別の好適な実施形態において、ネットワークノードは、収集されたセンサ信号の複数のサンプリング値の中間値を形成し、当該中間値を受信ネットワークノードへと送信するよう構成される。本実施形態は、比較的高いサンプリングレートが、センサ信号を評価するネットワークノード内で生じる場合に、および、比較的低い周波数またはデータレートで受信ネットワークノードへとデータフレームを送信すべき場合に、特に有利である。
【００２０】
さらなる別の好適な実施形態において、ネットワークノードはさらに、収集されたセンサ信号の複数のサンプリング値のデータ圧縮を実行し、圧縮されたセンサデータを受信ネットワークノードへと送信するよう構成される。
【００２１】
本発明の課題のさらなる別の解決策として、特許請求項１２に記載のネットワークノードを駆動する方法が示される。本発明によれば、ネットワークノードは、タイムスタンプ素子を用いて、受信されたセンサデータ値に、ネットワークノードに割り当てられた一次的な時間基準に関してネットワークノードでのセンサデータ値の受信時点を表すタイムスタンプを割り当てる。
【００２２】
さらなる別の構成は、従属請求項の発明の主題である。
【００２３】
本発明のさらなる別の特徴、利用可能性、および効果は、図面に示される本発明の実施例に関する以下の記載から明らかとなろう。その際、記載されまたは示される全特徴は、それ自体が、または任意の組み合わせにおいて、特許請求項における全特徴の要約またはその引用に依存することなく、かつ、明細書または図面における表現または記述に依存することなく本発明の主題を構成する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る受信ネットワークノードと、さらなる別の実施形態に係る送信ネットワークノードとを備えるセンサネットワークを概略的に示す。
【図２】本発明の実施形態に係るセンサネットワークのさらなる別の実施形態を示す。
【図３】本発明の実施形態に係るセンサネットワークの様々な駆動変数の時間的推移を示す。
【図４】本発明の実施形態に係る駆動方法の一実施形態の簡略化されたフロー図を示す。
【図５】本発明の実施形態に係る駆動方法のさらなる別の実施形態の簡略化されたフロー図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、センサデータｓｄを、当該センサデータｓｄを送信する少なくとも１つのさらなる別のネットワークノード２００から受信するよう構成されたネットワークノード１００を示す。
【００２６】
ネットワークノード１００、２００の各通信は、必ずしも１つの通信方向（送信／受信）に限定されないが、ネットワークノード１００はさらなる別のネットワークノード２００からセンサデータｓｄを受信するため、以下の記載について、当該ネットワークノード１００を特に受信ネットワークノードと呼ぶことにする。したがって、センサデータｓｄを送信するネットワークノード２００は、以下、特に送信ネットワークノードと呼ぶ。
【００２７】
ネットワークノード１００、２００は、例えば車両分野においてセンサデータを収集し受信ネットワークノード１００へと収集したセンサデータｓｄを転送するために設けられるような、センサネットワークを形成する。これに対応して、センサネットワークノード２００に追加して、さらなる別のセンサネットワークノード２００ａ、２００ｂもセンサネットワーク内に設けられるが、これらセンサネットワークノード２００ａ、２００ｂの機能は基本的に送信ネットワークノード２００に対応し、したがって、ここではより詳細には記載されない。
【００２８】
センサネットワークノード２００は、少なくとも１つのセンサ信号ｙ（ｔ）であって、例えば圧力センサの電圧信号等のような連続時間信号および連続値信号（ｚｅｉｔ−ｕｎｄ ｗｅｒｔｅｋｏｎｔｉｎｕｉｅｒｌｉｃｈｅｓ Ｓｉｇｎａｌ）が関わりうる上記センサ信号ｙ（ｔ）を収集する役目を果たす。センサネットワークノード２００は、図１から分かるように送信ネットワークノード２００に組み込まれた二次的な時間規準２０２を有し、したがって、センサネットワークノード２００は、自身の動作を制御するために二次的な時間規準２０２を利用することができる。特に、送信ネットワークノード２００の二次的な時間規準２０２は、受信ネットワークノード１００の一次的な時間規準１０２から独立しており、通常では、当該一次的な時間規準１０２に同期していない（ａｓｙｎｃｈｒｏｎ）。
【００２９】
送信ネットワークノード２００は、例えば、それ自体は公知の方法でセンサ信号ｙ（ｔ）のサンプリングを実現する図１に記載されないアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器を利用して、センサ信号ｙ（ｔ）を収集する（ｅｒｆａｓｓｅｎ）。Ａ／Ｄ変換器は、例えば、送信ネットワークノード２００の信号処理ユニット２０４にも組み込まれうる。信号処理ユニット２０４によりセンサ信号ｙ（ｔ）から獲得されるデジタル・センサ信号は、送信ネットワークノード２００のデジタル・データ伝送ユニット２０６へと転送され、このデジタル・データ伝送ユニット２０６は、デジタル・センサデータを、センサデータｓｄの形態で受信ネットワークノード１００へと伝送する。デジタル伝送は、信号処理ユニット２０４による処理と同様に、二次的な時間規準２０２に従って行われる。
【００３０】
受信ネットワークノード１００は、デジタル・データ伝送ユニット１０８を有し、このデジタル・データ伝送ユニット１０８は、センサデータｓｄを受信することが可能であり、それ自体は公知の方法で、センサデータｓｄから個々のセンサデータ値ｓｄ（ｉ）を、例えば、送信ネットワークノード２００からのデジタル通信の個々のデジタルフレームの解析によって定める。
【００３１】
受信ネットワークノード１００は、自身の一次的な時間規準１０２の他にカウンタ素子１０４を有し、このカウンタ素子１０４は、一次的な時間規準１０２の制御下でカウンタ値を伝達する。カウンタ値は、タイムスタンプ素子１０６へと供給され、タイムスタンプ素子１０６は、特に好適な本発明の変形例にしたがって、カウンタ値からタイムスタンプｃｎｔ（ｉ）を生成し、当該タイムスタンプｃｎｔ（ｉ）を、データ処理ユニット１１０へと供給する。好適にメモリも含みうるデータ処理素子１１０内では、受信されたセンサデータ値ｓｄ（ｉ）と、対応するタイムスタンプｃｎｔ（ｉ）とが互いに結合され、その際に、各受信されたセンサデータ値ｓｄ（ｉ）には、対応するタイムスタンプ値ｃｎｔ（ｉ）が割り当てられる。ここでは、タイムスタンプ値ｃｎｔ（ｉ）は、ネットワークノード１００に割り当てられた一次的な時間規準１０２に関して、自身に割り当てられた所定のセンサデータ値ｓｄ（ｉ）のネットワークノード１００での受信時点を表す。
【００３２】
すなわち、センサデータ値ｓｄ（ｉ）のタイムスタンプｃｎｔ（ｉ）から、受信ネットワークノード１００内でのセンサデータ値ｓｄ（ｉ）の受信時点が推測されうる。
【００３３】
受信されたセンサデータｓｄまたは個々のセンサデータ値ｓｄ（ｉ）の、評価ユニット１１２による後の評価は、したがって時間的に独立しており、すなわち、センサデータｓｄが受信ネットワークノード１００に到着する際のデータレートから独立して行われる。
【００３４】
好適な実施形態において、受信ネットワークノード１００は、受信されたセンサデータｓｄのフレーム長および／またはシンボルレートに従って、および／または、特徴的なパルス波形またはパルスパターンに従って、および／または、センサデータｓｄを含むデータストリームの特徴的なパターンに従って、センサデータｓｄを送信する送信ネットワークノード２００の二次的な時間規準２０２のパラメータを定めるよう構成される。特に有利に、送信ネットワークノード２００から送信されるセンサデータｓｄおよび信号のこれら特徴の名目時間は、受信ネットワークノード１００には分かっており、これにより、受信ネットワークノード１００は、送信側の二次的な時間規準２０２により決定されるデータおよび測定値ｙ（ｔ）を、自身の一次的な時間規準１０２と関連づけることができる。この場合には、受信ネットワークノード１００は、好適に、送信ネットワークノード２００の二次的な時間規準２０２の特徴またはクロック周波数を推測することが可能であり、これにより特に、受信ネットワークノード１００の一次的な時間規準１０２と、送信ネットワークノード２００の二次的な時間規準２０２との間の同期、または、少なくとも、受信ネットワークノード１００の一次的な時間規準１０２と、送信ネットワークノード２００の二次的な時間規準２０２との間の時間的関係（Ｚｅｉｔｂｅｚｕｇ）の形成が可能となる。
【００３５】
二次的な時間規準２０２のパラメータの決定は、デジタル伝送インタフェース１０８とデータ接続している、受信ネットワークノード１００のクロック回復ユニット１０８’によって行われる。
【００３６】
さらなる別の好適な実施形態において、受信ネットワークノード１００は、定められた二次的な時間規準２０２のパラメータに従って、一次的な時間規準１０２と、二次的な時間規準２０２と、の間の関係を形成する。２つの時間規準１０２、２０２の間のこの関係は好適に、タイムスタンプｃｎｔ（ｉ）と同様にメモリ１１０に格納されうるため、当該関係は、ブロック１１２による後の評価のためにも利用される。
【００３７】
さらなる別の好適な実施形態において、受信ネットワークノード１００は、タイムスタンプｃｎｔ（ｉ）、および／または、一次的な時間規準１０２と二次的な時間規準２０２との間の関係を利用して、受信されたセンサデータ値ｓｄ（ｉ）から、送信ネットワークノード２００により本来収集されたセンサ信号ｙ（ｔ）を少なくとも区分ごとにおよび／または部分的に再構成する。
【００３８】
例えば、受信ネットワークノード１００は、この種の評価によって、センサ信号ｙ（ｔ）の時点ｔ０、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４における全てのサンプリング値を、送信ネットワークノード２００によって獲得されたように再構成することができる。
【００３９】
代替的に、受信ネットワークノード１００は、選択されたサンプリング値、例えば、時点ｔ０、ｔ２、ｔ４における、２つおきのサンプリング値も再構成しうる。さらに、受信ネットワークノード１００は、例えばスプライン（Ｓｐｌｉｎｅ）を利用して、センサ信号ｙ（ｉ）の補間を行うことも可能である。
【００４０】
送信ネットワークノード２００により定義されたような、第１のサンプリング周波数から、例えば、評価ユニット１１２またはさらなる別の装置（図示せず）の枠内のさらなる別のデジタル信号処理において意図されるような、第２のサンプリング周波数への一連のセンサデータ値の換算は、それ自体が公知のリサンプリング（Ｒｅｓａｍｐｌｉｎｇ）方法を利用しても行われうる。
【００４１】
図２は、本発明のさらなる別の実施形態のセンサネットワークを示している。図１のネットワークノード１００に比較可能なネットワークノード１００ａは追加的にトリガ素子１１４を有し、このトリガ素子１１４を用いて、受信ネットワークノード１００ａは、送信ネットワークノード２００にトリガ信号ｔｓを伝達しうる。送信ネットワークノード２００は、トリガ信号ｔｓを受信するためのトリガ受信素子２０８を有し、このトリガ受信素子２０８は、例えば、内部の二次的な時間規準２０２に対して、または、信号処理ユニット２０４に対しても影響を与えうる。
【００４２】
トリガ信号ｔｓは、好適に、センサ信号ｙ（ｔ）を収集しおよび／またはネットワークノード１００ａへのセンサ値ｓｄの送信を実施するよう送信ネットワークノード２００に促すために、利用される。
【００４３】
すなわち、トリガ信号ｔｓの送信により、受信ネットワークノード１００ａは、送信ネットワークノード２００に、センサデータ値の収集または送信が行われるべきであることをシグナリングすることができる。
【００４４】
受信ネットワークノード１００ａから送信ネットワークノード２００へのトリガ信号ｔｓの送信は、好適に、一次的な時間規準１０２にしたがって、また特に周期的に行われうる。この場合に、送信ネットワークノード２００の二次的な時間規準２０２もまた、好適に、一次的な時間規準１０２に対して同期されうる。なぜならば、トリガ信号ｔｓにより周期的に、時間規準１０２、２０２の間の時間的関係を生成する情報が形成されるためである。
【００４５】
代替的にまたは追加的に、受信ネットワークノード１００ａは、当該受信ネットワークノード１００ａが例えば車両の制御装置等のような外部ソースから獲得する外部のトリガ信号ｔｓ’にしたがっても、トリガ信号ｔｓを送信しうる。
【００４６】
トリガ信号ｔｓと対応するトリガ時点ｔ０は、図２のセンサ信号ｙ（ｔ）の時間的推移において、時点ｔ０へのブロック矢印Ｔで表される。
【００４７】
ネットワークノード２００のさらなる別の好適な実施形態において、ネットワークノード２００が、収集されたセンサ信号ｙ（ｔ）の複数のサンプリング値の中間値を形成し、当該中間値を受信ネットワークノード１００ａへと送信するよう構成されることが構想される。本発明の実施形態に係る変形例は、センサデータｓｄを受信ネットワークノード１００ａへと転送するために、送信ネットワークノード２００から受信ネットワークノード１００ａへと伝送されるようなデータフレームのレートに対して、送信ネットワークノード２００によるセンサ信号ｙ（ｔ）のサンプリングレートが比較的大きい場合に、特に好適に適用されうる。
【００４８】
ネットワークノード２００のさらなる別の好適な実施形態において、ネットワークノード２００が、収集されたセンサ信号ｙ（ｔ）の複数のサンプリング値のデータ圧縮を行い、圧縮されたセンサデータを受信ネットワークノード１００ａへと送信するよう構成される。
【００４９】
以上記載されたさらなる別の信号処理工程（中間値形成、データ圧縮）は、好適に、送信ネットワークノード２００の信号処理ユニット２０４によって実施されうる。
【００５０】
図３（ａ）〜図３（ｅ）はそれぞれ、図２のセンサネットワークの様々な駆動変数の時間的推移を示している。
【００５１】
図３（ａ）は、受信ネットワークノード１００ａから送信ネットワークノード２００へと発せられるようなトリガ信号ｔｓの推移を示す。トリガ信号ｔｓの時間的推移は、受信ネットワークノード１００ａの一次的な時間規準１０２と対応する時間軸ｔ１００上に描かれている。
【００５２】
図３（ｂ）は、トリガ信号ｔｓの受信に応じて、センサ信号ｙ（ｔ）のサンプリングにおいて送信ネットワークノード２００により獲得されるサンプリング値の時間的推移を示す。図３（ｂ）にかかるサンプリング値は、送信ネットワークノード２００の二次的な時間規準２０２と対応する時間軸ｔ２００上に描かれている。
【００５３】
図３（ｂ）から、先に例示的に記載された実施形態では、トリガ信号ｔｓの受信に応じて、サンプリング値が全部で３つずつ送信ネットワークノード２００により獲得されることが分かる。対応するセンサデータｓｄの伝達は、図３（ｂ）の対応するサンプリング値の決定のために、時間的に緊密に関連して行われるが、受信ネットワークノード１００ａへと伝送されるセンサデータｓｄの時間的推移を表す図３（ｃ）を参照されたい。
【００５４】
図３（ｄ）は、受信ネットワークノード１００ａのデジタル通信インタフェース１０８の出力口で獲得されるような、各センサデータ値ｓｄ（ｉ）と、本発明に係るタイムスタンプユニット１０６によって対応するセンサデータ値ｓｄ（ｉ）に割り当てられるような、対応するタイムスタンプｃｎｔ（ｉ）との本発明の実施形態に基づいて得られる結合を示す。
【００５５】
最後に図３（ｅ）は、例えば受信ネットワークノード１００ａの評価ユニット１１２により実施されうるような、タイムスタンプｃｎｔ（ｉ）が付されたセンサデータ値ｓｄ（ｉ）のさらなる別の処理の時間的推移を示す。
【００５６】
図３（ｅ）から、通信インタフェース１０８の領域において送信ネットワークノード２００から獲得されるようなセンサデータ値ｓｄ（ｉ）と、対応するタイムスタンプｃｎｔ（ｉ）と、の本発明の実施形態に基づいて得られる結合が、必ずしも同一の時間的順序で処理されないことが分かる。むしろ、本発明の実施形態に係るセンサデータ値に対するタイムスタンプの割り当てに基づいて、評価ユニット１１２内での後の評価が、受信ネットワークノード１００ａにおける個別のセンサデータ値ｓｄ（ｉ）の到着時刻からは完全に独立して行われうる。
【００５７】
図４は、送信ネットワークノード２００のための本発明の実施形態に係る駆動方法の一実施形態の簡略化されたフロー図を示す（図１参照）。
【００５８】
第１の工程３００（図４）において、送信ネットワークノード２００はセンサ信号ｙ（ｔ）を収集する。例えば、工程３００では、離散時間的および離散値的な（ｚｅｉｔ−ｕｎｄ ｗｅｒｔｅｄｉｓｋｒｅｔ）デジタル・サンプリング値が、センサ信号ｙ（ｔ）にしたがって獲得されうる。
【００５９】
次の任意の工程３１０において、場合よっては、信号処理が既に送信ネットワークノード２００内で行われうる。例えば、信号処理３１０は、複数のサンプリング値の中間値形成またはデータ圧縮を含みうる。
【００６０】
続いて工程３２０において、センサデータｓｄが、送信ネットワークノード２００から受信ネットワークノード１００へと送信される。
【００６１】
図５は、本発明の実施形態に係る受信ネットワークノード１００、１００ａのための駆動方法の一実施形態の簡略化されたフロー図を示す。
【００６２】
第１の工程４００において、少なくとも１つの送信ネットワークノード２００によりデジタル伝送されたセンサデータｓｄが、通信インタフェース１０８を用いて受信される。
【００６３】
次の工程４１０において、受信ネットワークノード１００は、タイムスタンプ素子１０６を用いて、受信されたセンサデータ値ｓｄ（ｉ）にタイムスタンプｃｎｔ（ｉ）を１つずつ割り当て、その際、タイムスタンプは、ネットワークノード１００に割り当てられた一次的な時間規準１０２に関して、ネットワークノード１００でのセンサデータ値ｓｄ（ｉ）の受信時点を表す。
【００６４】
次の工程４２０において、ネットワークノード１００は、センサデータｓｄを送信するネットワークノード２００の二次的な時間規準２０２のパラメータを定めるが、このことは特に、デジタル伝送されるセンサデータｓｄのフレーム長および／またはシンボルレートにしたがって行われる。
【００６５】
最後に工程４３０において、受信されたセンサデータ、または、タイムスタンプｃｎｔ（ｉ）が付されたセンサデータ値ｓｄ（ｉ）のさらなる別の評価が実施される。
【００６６】
本発明の実施形態によれば、好適に、センサデータｓｄを送信するネットワークノード２００自身がタイムスタンピングを行う必要がなく、かつ、センサデータｓｄはタイムスタンプと共に受信ネットワークノード１００、１００ａへと送信される必要がない。本発明の実施形態に係るセンサデータを受信するネットワークノード１００、１００ａ自身が、好適に、当該受信ネットワークノード１００、１００ａの一次的な時間規準１０２に関して受信されたセンサデータの到着時点を定義するタイムスタンピングを行うことが可能であり、したがって、受信されたセンサデータの後の処理が、受信ネットワークノード１００、１００ａ内での場合によっては生じる遅延時間から独立して実施されうる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサデータ（ｓｄ）を、前記センサデータ（ｓｄ）を送信する少なくとも１つのさらなる別のネットワークノード（２００、２００ａ、２００ｂ）から受信するよう構成された、特にセンサネットワークのためのネットワークノード（１００、１００ａ）において、
前記ネットワークノード（１００）は、受信されたセンサデータ値（ｓｄ(ｉ)）に、前記ネットワークノード（１００）に割り当てられた一次的な時間基準（１０２）に関して当該ネットワークノード（１００）での前記センサデータ値（ｓｄ（ｉ））の受信時点を表すタイムスタンプ（ｃｎｔ（ｉ））を割り当てるよう構成されたタイムスタンプ素子（１０６）を有することを特徴とする、ネットワークノード（１００、１００ａ）。
【請求項２】
前記ネットワークノード（１００）は、前記受信されたセンサデータ（ｓｄ）のフレーム長および／またはシンボルレートに従って、および／または、特徴的なパルス波形またはパルスパターンに従って、および／または、前記センサデータ（ｓｄ）を含むデータストリームの特徴的なパターンに従って、前記センサデータ（ｓｄ）を送信する前記ネットワークノード（２００、２００ａ、２００ｂ）の二次的な時間基準（２０２）のパラメータを定めるよう構成される、請求項１に記載のネットワークノード（１００）。
【請求項３】
前記ネットワークノード（１００）は、前記定められた二次的な時間基準（２０２）のパラメータに従って、前記一次的な時間基準（１０２）と前記二次的な時間基準（２０２）との間の関係を形成するよう構成される、請求項２に記載のネットワークノード（１００）。
【請求項４】
前記ネットワークノード（１００）は、前記タイムスタンプ（ｃｎｔ（ｉ））、および／または、前記一次的時間基準（１０２）と前記二次的時間基準（２０２）との間の前記関係を利用して、受信されたセンサデータ値（ｓｄ（ｉ））から、前記送信ネットワークノード（２００、２００ａ、２００ｂ）により本来収集されたセンサ信号（ｙ（ｔ））を、少なくとも区分ごとにおよび／または部分的に再構成するよう構成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載のネットワークノード（１００）。
【請求項５】
前記ネットワークノード（１００ａ）は、センサ信号（ｙ（ｔ））の収集および／または前記ネットワークノード（１００）へのセンサデータ（ｓｄ）の送信を開始するトリガ信号（ｔｓ）を、少なくとも１つのさらなる別のネットワークノード（２００、２００ａ、２００ｂ）へと伝送するよう構成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載のネットワークノード（１００ａ）。
【請求項６】
前記ネットワークノード（１００ａ）は、少なくとも１つのさらなる別のネットワークノード（２００、２００ａ、２００ｂ）の二次的な時間基準（２０２）を前記一次的な時間基準（１０２）に対して同期させるために、前記少なくとも１つのさらなる別のネットワークノード（２００、２００ａ、２００ｂ）へとトリガ信号（ｔｓ）を周期的に伝送するよう構成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載のネットワークノード（１００ａ）。
【請求項７】
少なくとも１つのセンサ信号（ｙ（ｔ））を収集し、かつ、前記収集されたセンサ信号を特徴付けるセンサデータ（ｓｄ）を、前記センサデータ（ｓｄ）を受信する少なくとも１つのネットワークノード（１００、１００ａ）へと送信するよう構成された、特にセンサネットワークのためのネットワークノード（２００）において、
前記ネットワークノード（２００）は、自身に割り当てられた二次的な時間基準（２０２）であって、前記受信ネットワークノード（１００、１００ａ）の一次的な時間基準（１０２）に対して特に同期していない前記二次的な時間基準（２０２）に従って、前記受信ネットワークノード（１００、１００ａ）へと前記センサデータ（ｓｄ）を送信するよう構成されることを特徴とする、ネットワークノード（２００）。
【請求項８】
前記ネットワークノード（２００）は、トリガ信号（ｔｓ）を受信し、かつ、前記トリガ信号（ｔｓ）に従って、前記センサ信号（ｙ（ｔ））の収集および／または前記ネットワークノード（１００）へのセンサデータ（ｓｄ）の送信を実行するよう構成される、請求項７に記載のネットワークノード（２００）。
【請求項９】
前記ネットワークノード（２００）は、トリガ信号（ｔｓ）を受信し、かつ、前記トリガ信号（ｔｓ）に従って、前記トリガ信号（ｔｓ）を送信するネットワークノード（１００）の一次的な時間基準（１０２）に対して自身の二次的な時間基準（２０２）を同期させるよう構成される、請求項７または８のいずれか１項に記載のネットワークノード（２００）。
【請求項１０】
前記ネットワークノード（２００）は、前記収集されたセンサ信号（ｙ（ｔ））の複数のサンプリング値の中間値を形成し、前記中間値を前記受信ネットワークノード（１００、１００ａ）へと送信するよう構成される、請求項７〜９のいずれか１項に記載のネットワークノード（２００）。
【請求項１１】
前記ネットワークノード（２００）は、前記収集されたセンサ信号（ｙ（ｔ））の複数のサンプリング値のデータ圧縮を実行し、圧縮されたセンサデータを前記受信ネットワークノード（１００、１００ａ）へと送信するよう構成される、請求項７〜１０のいずれか１項に記載のネットワークノード（２００）。
【請求項１２】
センサデータ（ｓｄ）を、前記センサデータ（ｓｄ）を送信する少なくとも１つのさらなる別のネットワークノード（２００、２００ａ、２００ｂ）から受信する（４００）よう構成された、特にセンサネットワークのためのネットワークノード（１００、１００ａ）を駆動する方法であって、前記ネットワークノード（１００）は、タイムスタンプ素子（１０６）を用いて、受信されたセンサデータ値（ｓｄ（ｉ））に、前記ネットワークノード（１００）に割り当てられた一次的な時間基準（１０２）に関して前記ネットワークノード（１００）での前記センサデータ値（ｓｄ（ｉ））の受信時点を表すタイムスタンプ（ｃｎｔ（ｉ））を割り当てる（４１０）ことを特徴とする、方法。
【請求項１３】
前記ネットワークノード（１００）は、前記受信されたセンサデータ（ｓｄ）のフレーム長および／またはシンボルレートに従って、および／または、特徴的なパルス波形またはパルスパターンに従って、および／または、前記センサデータ（ｓｄ）を含む前記データストリームの特徴的なパターンに従って、前記センサデータ（ｓｄ）を送信する前記ネットワークノード（２００、２００ａ、２００ｂ）の二次的な時間基準（２０２）のパラメータを定める（４２０）、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ネットワークノード（１００）は、前記定められた二次的な時間基準（２０２）のパラメータに従って、前記一次的な時間基準（１０２）と前記二次的な時間基準（２０２）との間の関係を形成し、および／または、前記タイムスタンプ（ｃｎｔ（ｉ））、および／または、前記一次的な時間基準（１０２）と前記二次的な時間基準（２０２）との間の前記関係を利用して、受信されたセンサデータ値（ｓｄ（ｉ））から、前記送信ネットワークノード（２００、２００ａ、２００ｂ）により本来収集されたセンサ信号（ｙ（ｔ））を、少なくとも区分ごとにおよび／または部分的に再構成する、請求項１２〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記ネットワークノード（１００ａ）は、少なくとも１つのさらなる別のネットワークノード（２００、２００ａ、２００ｂ）内で、センサ信号（ｙ（ｔ））の収集および／または前記ネットワークノード（１００）へのセンサデータ（ｓｄ）の送信を開始するために、および／または、前記一次的な時間基準（１０２）に対して、前記少なくとも１つのさらなる別のネットワークノード（２００、２００ａ、２００ｂ）の二次的な時間基準（２０２）を同期させるために、前記少なくとも１つのさらなる別のネットワークノード（２００、２００ａ、２００ｂ）へとトリガ信号（ｔｓ）を伝送する、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１】
センサデータ（ｓｄ）を、前記センサデータ（ｓｄ）を送信する少なくとも１つのさらなる別のネットワークノード（２００、２００ａ、２００ｂ）から受信するよう構成された、特にセンサネットワークのためのネットワークノード（１００、１００ａ）において、
前記ネットワークノード（１００）は、受信されたセンサデータ値（ｓｄ(ｉ)）に、前記ネットワークノード（１００）に割り当てられた一次的な時間基準（１０２）に関して当該ネットワークノード（１００）での前記センサデータ値（ｓｄ（ｉ））の受信時点を表すタイムスタンプ（ｃｎｔ（ｉ））を割り当てるよう構成されたタイムスタンプ素子（１０６）を有することを特徴とする、ネットワークノード（１００、１００ａ）。
【請求項２】
前記ネットワークノード（１００）は、前記受信されたセンサデータ（ｓｄ）のフレーム長および／またはシンボルレートに従って、および／または、特徴的なパルス波形またはパルスパターンに従って、および／または、前記センサデータ（ｓｄ）を含むデータストリームの特徴的なパターンに従って、前記センサデータ（ｓｄ）を送信する前記ネットワークノード（２００、２００ａ、２００ｂ）の二次的な時間基準（２０２）のパラメータを定めるよう構成される、請求項１に記載のネットワークノード（１００）。
【請求項３】
前記ネットワークノード（１００）は、前記定められた二次的な時間基準（２０２）のパラメータに従って、前記一次的な時間基準（１０２）と前記二次的な時間基準（２０２）との間の関係を形成するよう構成される、請求項２に記載のネットワークノード（１００）。
【請求項４】
前記ネットワークノード（１００）は、前記タイムスタンプ（ｃｎｔ（ｉ））、および／または、前記一次的時間基準（１０２）と前記二次的時間基準（２０２）との間の前記関係を利用して、受信されたセンサデータ値（ｓｄ（ｉ））から、前記送信ネットワークノード（２００、２００ａ、２００ｂ）により本来収集されたセンサ信号（ｙ（ｔ））を、少なくとも区分ごとにおよび／または部分的に再構成するよう構成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載のネットワークノード（１００）。
【請求項５】
前記ネットワークノード（１００ａ）は、センサ信号（ｙ（ｔ））の収集および／または前記ネットワークノード（１００）へのセンサデータ（ｓｄ）の送信を開始するトリガ信号（ｔｓ）を、少なくとも１つのさらなる別のネットワークノード（２００、２００ａ、２００ｂ）へと伝送するよう構成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載のネットワークノード（１００ａ）。
【請求項６】
前記ネットワークノード（１００ａ）は、少なくとも１つのさらなる別のネットワークノード（２００、２００ａ、２００ｂ）の二次的な時間基準（２０２）を前記一次的な時間基準（１０２）に対して同期させるために、前記少なくとも１つのさらなる別のネットワークノード（２００、２００ａ、２００ｂ）へとトリガ信号（ｔｓ）を周期的に伝送するよう構成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載のネットワークノード（１００ａ）。
【請求項７】
少なくとも１つのセンサ信号（ｙ（ｔ））を収集し、かつ、前記収集されたセンサ信号を特徴付けるセンサデータ（ｓｄ）を、前記センサデータ（ｓｄ）を受信する少なくとも１つのネットワークノード（１００、１００ａ）へと送信するよう構成された、特にセンサネットワークのためのネットワークノード（２００）において、
前記ネットワークノード（２００）は、自身に割り当てられた二次的な時間基準（２０２）であって、前記受信ネットワークノード（１００、１００ａ）の一次的な時間基準（１０２）に対して特に同期していない前記二次的な時間基準（２０２）に従って、前記受信ネットワークノード（１００、１００ａ）へと前記センサデータ（ｓｄ）を送信するよう構成されることを特徴とする、ネットワークノード（２００）。
【請求項８】
前記ネットワークノード（２００）は、トリガ信号（ｔｓ）を受信し、かつ、前記トリガ信号（ｔｓ）に従って、前記センサ信号（ｙ（ｔ））の収集および／または前記ネットワークノード（１００）へのセンサデータ（ｓｄ）の送信を実行するよう構成される、請求項７に記載のネットワークノード（２００）。
【請求項９】
前記ネットワークノード（２００）は、トリガ信号（ｔｓ）を受信し、かつ、前記トリガ信号（ｔｓ）に従って、前記トリガ信号（ｔｓ）を送信するネットワークノード（１００）の一次的な時間基準（１０２）に対して自身の二次的な時間基準（２０２）を同期させるよう構成される、請求項７または８のいずれか１項に記載のネットワークノード（２００）。
【請求項１０】
前記ネットワークノード（２００）は、前記収集されたセンサ信号（ｙ（ｔ））の複数のサンプリング値の中間値を形成し、前記中間値を前記受信ネットワークノード（１００、１００ａ）へと送信するよう構成される、請求項７〜９のいずれか１項に記載のネットワークノード（２００）。
【請求項１１】
前記ネットワークノード（２００）は、前記収集されたセンサ信号（ｙ（ｔ））の複数のサンプリング値のデータ圧縮を実行し、圧縮されたセンサデータを前記受信ネットワークノード（１００、１００ａ）へと送信するよう構成される、請求項７〜１０のいずれか１項に記載のネットワークノード（２００）。
【請求項１２】
センサデータ（ｓｄ）を、前記センサデータ（ｓｄ）を送信する少なくとも１つのさらなる別のネットワークノード（２００、２００ａ、２００ｂ）から受信する（４００）よう構成された、特にセンサネットワークのためのネットワークノード（１００、１００ａ）を駆動する方法であって、前記ネットワークノード（１００）は、タイムスタンプ素子（１０６）を用いて、受信されたセンサデータ値（ｓｄ（ｉ））に、前記ネットワークノード（１００）に割り当てられた一次的な時間基準（１０２）に関して前記ネットワークノード（１００）での前記センサデータ値（ｓｄ（ｉ））の受信時点を表すタイムスタンプ（ｃｎｔ（ｉ））を割り当てる（４１０）ことを特徴とする、方法。
【請求項１３】
前記ネットワークノード（１００）は、前記受信されたセンサデータ（ｓｄ）のフレーム長および／またはシンボルレートに従って、および／または、特徴的なパルス波形またはパルスパターンに従って、および／または、前記センサデータ（ｓｄ）を含む前記データストリームの特徴的なパターンに従って、前記センサデータ（ｓｄ）を送信する前記ネットワークノード（２００、２００ａ、２００ｂ）の二次的な時間基準（２０２）のパラメータを定める（４２０）、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ネットワークノード（１００）は、前記定められた二次的な時間基準（２０２）のパラメータに従って、前記一次的な時間基準（１０２）と前記二次的な時間基準（２０２）との間の関係を形成し、および／または、前記タイムスタンプ（ｃｎｔ（ｉ））、および／または、前記一次的な時間基準（１０２）と前記二次的な時間基準（２０２）との間の前記関係を利用して、受信されたセンサデータ値（ｓｄ（ｉ））から、前記送信ネットワークノード（２００、２００ａ、２００ｂ）により本来収集されたセンサ信号（ｙ（ｔ））を、少なくとも区分ごとにおよび／または部分的に再構成する、請求項１２〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記ネットワークノード（１００ａ）は、少なくとも１つのさらなる別のネットワークノード（２００、２００ａ、２００ｂ）内で、センサ信号（ｙ（ｔ））の収集および／または前記ネットワークノード（１００）へのセンサデータ（ｓｄ）の送信を開始するために、および／または、前記一次的な時間基準（１０２）に対して、前記少なくとも１つのさらなる別のネットワークノード（２００、２００ａ、２００ｂ）の二次的な時間基準（２０２）を同期させるために、前記少なくとも１つのさらなる別のネットワークノード（２００、２００ａ、２００ｂ）へとトリガ信号（ｔｓ）を伝送する、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１１４９０８（Ｐ２０１２−１１４９０８Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５３５００（Ｐ２０１１−２５３５００）
【出願日】平成２３年１１月２１日（２０１１．１１．２１）
【出願人】（５０１１２５２３１）ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (329)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２１日（２０１１．１１．２１）
【出願人】（５０１１２５２３１）ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (329)
【Ｆターム（参考）】
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